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同期系统培训 邹平五电电气车间 学无止尽 引言 在发电机与系统并网 小系统通过联络线并入大系统 母线并列运行 母联 分段开关操作 等操作中 因并网的双侧都是有源系统 如果并网的瞬间非同期 那么将产生较大的冲击电流 严重威胁设备健康水平和电网安全运行 因此 在上述操作过程中 必须进行同期操作 同期的概念介绍 同期 就是指待并系统与并入系统的各相 在电压量上 要求幅值相等 相序一致 频率相同 相角差为0 而实际上 交流电的变化一般是每秒50次 50Hz 靠人眼是根本无法准确判别和定位的 因而 引入同期装置和同期系统 但即便引入同期装置 也根本做不到绝对同期 在并网时只能尽量减少差值 减小冲击影响 教学目的 掌握同期方式 同期条件 同期点及同期方式的设置 同期电压的引入 手动准同期装置 自动准同期装置 发电机的自动准同期并网过程 重点 掌握同期点及同期方式的设置 同期电压的引入 手动准同期装置 自动准同期装置 发电机的自动准同期装置难点 掌握同期电压的引入 同期合闸回路 发电机的自动准同期装置 同期系统 概述同期电压的引入自动准同期装置发电机自动准同期装置的并网过程 同期操作 或同期并列 是将同步发电机投入到电力系统参加同期并列运行的操作 同期操作是借助于同期电压和同期装置实现的 同期系统 在发电厂和变电站中 通常把反映同期装置和同期电压连接关系的回路称为同期系统 同期操作的基本要求 并列QF合闸瞬间产生的冲击电流ich iymQF合闸后 发电机能迅速同步 概述 1 理想条件 电压大小相等频率相同电压相位角差不超过允许值相序相同2 实际条件 电压差 5 10 Ue频率差 0 2 0 5 fe 即0 1 0 25HZ相位差 100 同期条件 1 准同期方式 1 开机 励磁升压 同期操作 合闸 合QF 2 优点 冲击电流小 3 缺点 并列操作时间长 操作要求高 操作系统复杂 要求严格 4 分为手动准同期和自动准同期2 自同期方式 1 开机 转数升至95 ne 合QF 励磁升压 拉入同步 2 优点 并列快 操作简单 接线简单 3 缺点 冲击电流大 并列瞬间引起系统电压短时严重下降 系统之间不能采用自同期并列在这里我们只讲一下准同期方式 同期方式 同期点 发电厂 或变电站 中每个有可能进行同期操作的断路器 也就是说当断路器两侧有可能出现非同一系统电源时 此断路器是同期点 1 同期点的设置 QF上设置 1 两侧均有电源 基本条件 2 检查同期要求 必要条件 方法 在QF两侧设置有同期作用的TV 同期点及同期方式的设置 1同期电压1 定义 同期电压是同期点 断路器 两侧电压经过电压互感器变换和二次回路切换后的交流电压 为了全厂配用一套同期装置 需要把同期电压引到同期电压小母线上 所以 通常把同期电压小母线上的二次电压称为同期电压 2 以发电机同期为例说明 待并侧电压 取发电机出口B C相电压系统侧电压 取110KV系统C相电压 同期电压的引入 C610 C620 B N 600 也就是指引入同步继电器和自动准同期装置中的电压量 及C610 C620及N600 无论两侧待并系统是何样 最终引入到同步继电器和自动准同期的电压量要保证同期 同期电压的引入 同期电压的引入 现在我们以的同期系统电压量引入为例进行讲解 其相对简单 同期点主要有三种类型 发变组与系统并网 母联同期并列 联络线同期 无论是哪种类型的同期都至少用到一个或两个110kV母线的电压 一次电压很高 电压引入最基本的是靠PT传变至二次侧低电压这个道理我们都知道 但在具体如何引入的我们来学习一下 几种需要同期操作的系统 发变组 母联 分段 联络线 同期系统组成及回路讲解 同期用电压量的采集 C610 C620 B N 600 也就是指引入同步继电器和自动准同期装置中的电压量 及C610 C620及N600 无论两侧待并系统是何样 最终引入到同步继电器和自动准同期的电压量要保证同期 同期系统组成及回路讲解 同期用电压量的采集 首先 说一下母线电压的引入 是取自母线PT开口三角的C相绕组 为什么110kV母线的电压取PT开口三角的C相电压呢 而不从二次星形侧取呢 是考虑到 d 变压器转角吗 答案是否定的 那究竟是什么原因呢 是因为二次星形侧的电压为 而角形侧单相绕组电压为 我们同期系统引入的电压量为 电压 那么 d 变压器的转角问题是如何实现移相同期的呢 这个问题我们稍后会具体讲解 同期系统组成及回路讲解 同期用电压量的采集 其次 我们来介绍一下联络线电压的引入 其是取自线路的C相单相PT二次绕组 同期系统组成及回路讲解 同期用电压量的采集 电压量引入的最后一个是发电机出口电压 是取自发电机出口PT二次星形绕组 其具体取法还有别于前两种 我们看到 发电机出口PT二次电压的引入是取的BC线电压 为什么呢 同期系统组成及回路讲解 同期用电压量的采集 原因有两个 一个是发电机出口二次星形侧相电压值为57 7V 我们想到前面110kV母线电压也是上述原因而取的开口三角侧的电压 这里为什么不取开口三角侧电压呢 是不是由于开口三角侧电压单相绕组也不是100V呢 原因不尽然 那么究竟是什么原因呢 这就是我们在前面提及的Yd 11变压器两侧相角差如何转角移相的问题 下面让我们用相量图的方法具体来分析一下 发电机电压的引入 发电机出口 母线 同期系统组成及回路讲解 具体同期电压回路组成 母联同期 110kV 母 110kV 母 Sc630 Sc640 N600 L3 620 L3 610 同期系统组成及回路讲解 具体同期电压回路组成 联络线同期 110kV 母 110kV 母 Sc630 Sc640 N600 L3 620 L3 610 同期系统组成及回路讲解 具体同期电压回路组成 发变组同期 110kV 母 110kV 母 Sc630 Sc640 N600 L3 620 L3 610 同期系统组成及回路讲解 手动准同期 TJJ C610 C620 B N 600 TJJ 同期系统组成及回路讲解 手动准同期 M721 13 14 M722 TJJ 1 2 1 2 1STK STK TK 6 5 1KK 合闸控制回路 同期系统组成及回路讲解 自动准同期 TJJ C610 C620 B N 600 TJJ 自动准同期 C610 C620 B N 600 自动准同期装置 同期系统组成及回路讲解 自动准同期 M721 13 14 M722 TJJ 1 2 1 2 1STK STK TK 17 18 DTK HJ HJ M723 3 4 5 6 合闸控制回路 1KK TK JHA 同期系统组成及回路讲解 自动准同期 合闸继电器启动 7 8 9 10 DTK QA HJ DTJ DTK ZTQ 1 3 5 13 2 4 6 14 15 16 DTJ DTJ HJ 同期系统组成及回路讲解 自动准同期 合闸继电器启动 7 8 9 10 DTK QA DTK ZTQ 12 13 16 14 1 2 3 5 18 4 HJ JK4 JK4 TK 17 18 JK3 2 1 JK1 TK一共8个接点 取自各台机组的同期开关 因W3的同期装置可针对具体的机组设置不同的同期并网条件参数 同期电压小母线是公用的 一共三根 其中N600公共接地 我们了解了同期电压的引入 那么接下来我们来看一下同期装置是怎么完成并网的呢 小结 自动准同期装置 首先我们来认识一下自动同期装置及继电器 自动准同期装置内部面板 组合式同期表 同步检查继电器 TJJ 1 开机 励磁升压2 投入同期开关TK3 将1STK切至 粗略同期 观察组合式同期表指示4 将1STK切至 精确同期 观察指针由慢向快方向缓慢旋转5 投入自动准同期开关DTK6 按下自动准同期启动按钮 同期操作步骤 功能 能自动检测待并发电机与系统之间的电压差 频率差大小 当满足准同期条件时 自动发出合闸脉冲命令 并保证断路器主触头闭合瞬间 00压差或频差不满足要求 能自动闭锁合闸脉冲 同时还能检测压差或频差的方向 对发电机电压或频率进行调整 以加快自动并列过程 自动准同期装置 同期系统组成及回路讲解 自动准同期 M721 13 14 M722 TJJ 1 2 101 1 2 1STK STK TK 17 18 DTK HJ HJ M723 3 4 5 6 合闸控制回路 1KK TK 102 JHA 自动准同期 7 8 9 10 DTK QA DTK ZTQ 12 13 16 14 1 2 3 5 18 4 HJ 101 102 JK4 JK4 TK 17 18 JK3 2 1 JK1 TK一共12个接点 取自各台机组 线路 母联的同期开关 同期装置可针对具体的机组设置不同的同期并网条件参数 看不到 1 3 1同期检测装置2 组合式同期表 三表制 1 组成 一只频差表Hz 测 f一只压差表V 测 同期表S 测 通常采用MZ 10型 1 3同期系统的同期检测装置及闭锁回路 2 同步表PS指针 顺时针旋转 待并系统频率高于运行系统频率逆时针旋转 运行系统频率高于待并系统频率指针旋转速度越快 频差越大指针旋转速度越慢 频差越小指针指到红线 相位差为0 3 接线 WSTCa 经SSM1 PV2 PC2 经SSM1 PSWSTCc 经SSM1 21 23 PSWOSa 经SSM1 PV1 PC1 经SSM1 PSWBV 经SSM1 PV1 PC1 PV2 PC2 PS 同时 KY 1 同期表 1 3 1同期检测装置 1 3同期系统的同期检测装置及闭锁回路 图1 6MZ 10型组合式同期表 a 外形图 b 外部接线图 a b MZ 10型组合式同期表 MZ 10型组合式同期表由电压差表P1 频率差表P2和同期表P3组成 按接线方式MZ 10型组合式同期表可分为三相式和单相式两种 其电路图如图1 6所示 电压差表P1的测量机构为磁电式微安表 整流电路将待并发电机和系统的交流电压变换成直流电流 并流入微安表进行比较 两个电流相等时 其差值等于零 微安表指针不偏转 即停留在零 水平 位置上 当待并发电机电压大于系统电压 即 U U UG US 大于零时 微安表指针向正方向偏转 反之 指针向负方向偏转 频率差表P2的测量机构为直流流比计 当待并发电机与系统的频率相同 即 等于零时 作用在流比计指针上的总力矩等于零 则指针不偏转 而停留在零 水平 位置上 当待并发电机频率大于系统频率 即 大于零时 指针向正方向偏转 反之 指针向负方向偏转 在组合式同期表中 压差表P1和频差表P2都是以系统电压和系统频率为基准的 所以 对于同期表P3 通常也是以系统电压向量为基准 井假定其指向12点钟时固定不动 待并发电机电压向量相对于而变化 即指针不再表示系统电压向量 而是表示待并发电机电压向量 当系统频率高于待并发电机频率 即 小于零时 指针向顺时针方向旋转 反之 当大于零时 指针向逆时针方向旋转 指针旋转的角频率等于 在等于零的情况下 当系统超前待并发电机电压的角度为时 指针向顺时针方向偏转角 反之 指针向逆时针方向偏移角 同期检测装置1 组合式同期表 频率差表 fG fS指针指在0 fG fS指针正偏 fG fS指针负偏电压差表 UG US指针指在0 UG US指针正偏 UG US指针负偏同期表 同上 A0 B0 粗略同期 A0 B0 精确同期 同期系统的同期检测装置及闭锁回路 2 组合式同期表 接线 图1 1WSTCa 经SSM1 AWSTCc 经SSM1 CWOSa 经SSM1 A0 SSM1 A 0WBV 直接接至B B0 B 0 1 3同期系统的同期检测装置及闭锁回路 图1 1组合式同期表的同期接线图 1 3 1同期检测装置2 组合式同期表 图1 1 3 同期操作过程 投入SAS 将QF两侧的电压经SAS引到同期小母线中 将SSM1切至 粗略同期 观察电压差表和频率差表指示并调节待并系统使其读数接近于0 将SSM1切至 精确同期 观察指针由慢向快方向缓慢旋转 当指针接近红线100 操作SA合闸 系统并列 切除SAS 1 3同期系统的同期检测装置及闭锁回路 1 3 2同期闭锁电路 防止误操作造成的非同期并列1 同期点QF之间应相互闭锁为了避免同期电压回路混乱而引起非同期并列 在并列操作的时间内 同期电压小母线只能存在待并断路器两侧的同期电压 为此 每个同期点断路器均装有同期开关 并公用一个可抽出的手柄 此手柄只有在 断开 位置时才能抽出 以保证在同一时间内 只允许对一台同期点断路器进行并列操作 1 3同期系统的同期检测装置及闭锁回路 1 3 2同期闭锁电路 防止误操作造成的非同期并列2 同期装置之间应相互闭锁发电厂或变电站可能装有两套及以上不同原理构成的同期装置 为了保证在同一个时间内只投入一套同期装置 一般通过同期选择开关 即手动准同期开关SSM1 自动准同期开关SSA1和自同期开关SSA2 来实现 并公用一个可抽出的手柄 1 3同期系统的同期检测装置及闭锁回路 1 3 2同期闭锁电路 防止误操作造成的非同期并列3 手动调频 调压 与自动调频 调压 回路相互闭锁 1 在待并发电机控制屏上手动调频 或调压 时 应切除集中同期屏上的手动调频 或调压 回路 2 手动调频 或凋压 时 应切除自动均频 或均压 回路 3 自动调频 或调压 装置和集中同期屏上的手动调频 或调压 装置 每次只允许对一台发电机进行调频 或调压 1 3同期系统的同期检测装置及闭锁回路 1 3 2同期闭锁电路 防止误操作造成的非同期并列4 闭锁继电器KY TJJ 为了防止在不允许的相角差下误合闸 通常在手动准同期合闸回路中装设闭锁误合闸的同期检查继电器 1 交流回路 同期检查继电器平时不工作 SSM1处于 断开 位置 只有在手动准同期时将SSM1置于 精确 位置 KY才接于运行系统电压 或 和待并系统电压 或 上 全厂 所 公用一只同期检查继电器 1 3同期系统的同期检测装置及闭锁回路 1 3 2同期闭锁电路 防止误操作造成的非同期并列 2 直流回路 1 3同期系统的同期检测装置及闭锁回路 图1 8带有闭锁的断路器合闸回路 1 3 2同期闭锁电路 防止误操作造成的非同期并列 2 直流回路 KY TJJ 同期检查继电器 只有当同期双方电压相位的差值在整定范围内时 才闭合较长时间 S2 BK 手动操作闭锁开关 当同期双方某一方无电时 可投入S2使QF能可靠合闸 1 3同期系统的同期检测装置及闭锁回路 1 4 1手动准同期装置的任务 1 检测频差并调整 利用频差表 或两只频率表 检测系统与待并发电机的频率差 并利用调速 或调频 开关 人为地调整待并发电机的频率 使其向系统频率靠拢 2 检测压差并调整 利用压差表 或两只电压表 检测系统与待并发电机的电压差 并通过调整发电机的励磁来调整待并发电机的电压 使其向系统电压靠拢 3 捕捉同期点 运行人员根据频差表和压差表的指示 判别频差和压差是否满足准同期并列条件 当满足时 再根据同期表的指示 选择合适的超前时间 此超前时间约等于